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교직겸용 전기철도차량 시스템의 무가선 운행성능 시험방법 및 그 시험장치

최고관리자　 0 Comments　 1 Views　 20-11-10 15:46　 기계

교직겸용 전기철도차량 시스템의 무가선 운행성능 시험방법 및 그 시험장치

보유기관 및 연구자 : 한국철도기술연구원 류준형

상담신청 기술문의

TRL09
사업화
- 본격적인 양산 및 사업화 단계
TRL08
시작품 인증/
표준화
- 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
  - 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
TRL07
Pilot 단계 시작품
신뢰성 평가
- 시작품의 신뢰성 평가
- 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
TRL06
Pilot 단계 시작품
성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
- 시작품 성능평가
TRL05
시제품 제작/
성능평가
- 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
TRL04
연구실 규모의
부품/시스템 성능평가
- 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
- 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
TRL03
연구실 규모의
성능 검증
- 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
- 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
- 모델링/설계기술 확보
TRL02
실용 목적의 아이디어/
특허 등 개념 정립
- 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
TRL01
기초 이론/
실험
- 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계

주요기술구성: ▶ 본 기술인 교직겸용 전기철도차량 시스템의 무가선 운행성능 시험장치 기술은 기동시퀀스, 충전시작동작출전모드, 충전완료동작, 방전모드, 회생제동 연계, 재충전 동작모드 및 보호동작으로 구성되어 있음
▶ 기동시퀀스는 전기철도차량의 집전장치가 상승하면, 전차선 전압을 확인 후 주회로차단기(MCB)가 투입되는지 확인 가능
▶ 충전 시작동작은 주간제어기의 상태를 확인 후 추진제어용 전력변환장치 컨버터의 움직임 확인 가능
▶ 충전모드기능은 에너지 저장매체로 충전 시작과 TCMS에 충전 상태가 전달되는지 확인 가능
▶ 충전완료동작은 TCMS 추진제어용 전력변환장치 컨버터 스위칭 정지 및 집전장치 하강 확인 가능
▶ 방전모드 기능은 견인 전동기 제어를 확인하고, 회생제동 연계는 방전모드에서 전압이 상승하면 충전모드로 전화하여 회생 확인 가능
▶ 재충전모드는 차량의 정지상태를 확인하고 재충전 모드 준비 가능

시장동향: ▶ 전 세계 철도시장은 2020년까지 1,900억 유로를 달성할 것으로 전망되며, 일반철도 시장이 전체 중 75%를 차지하고 있음
▶ 일반철도 시장은 연평균성장률 1.9%를 기록할 것으로 예상되는 반면 고속철도는 After-Sales 분야의 성장으로 연평균성장률 2.4%를 기록할 것으로 예상되며, 도시철도의 경우 지속적인 도시화와 광역권 내의 수송 수요 증가로 1.4%의 연평균성장률을 향후 5년간 유지할 것으로 예상됨

특장점

기존 기술의 문제점: ▶ 다음 역까지 이동에 필요한 에너지를 충전하는 무가선 전기철도차량은 급속충방전을 위한 급속 충방전 시스템이 필요하며 해외는 DC 750V가 적용되어 운영되고 있음
▶ DC 750V 기반의 급속 충방전 시스템은 직류 뿐만 아니라 교직겸용 대형 전기철도차량에 적용 가능한데 적용 사례가 없으며, 기존 전기철도차량의 기동/운행 시퀀스를 활용할 경우 안전 및 다양한 문제에 대처가 불가능함
▶ 따라서, 안전 문제 해결을 위한 기술적 조치를 고려하기 위해서 새로운 기동/운행 시퀸스를 적용해야 함으로써 보호 알고리즘 기반의 장치 및 모니터링이 필요함

기존 기술과의 차별성: ▶ 철도차량 인터페이스와 기동시퀀스 제어 등에 관한 시험방법으로 전기철도차량 및 장치 간의 연계 동작이 원활하게 수행할 수 있는지 평가 가능
▶ 교직 겸용 전기철도차량에 급속 충방전 시스템 적용으로 성능검증시험 수행 시 장치 간 연계동작 확인에 활용 가능
▶ 충/방전 모드의 전환을 방지하기 위해 직류단 전압을 기준으로 일정한 구간에서의 변동 제한폭을 가질수 있도록 히스테리시스를 통해 확인 가능